Každý z nás sa stretol s pojmami takej vedy, akou je chémia. Niekedy sú si také podobné, že je ťažké rozlíšiť jeden od druhého. Je však veľmi dôležité pochopiť ich všetky, pretože niekedy takéto nedorozumenie vedie k veľmi hlúpym situáciám a niekedy k neodpustiteľným chybám. V tomto článku vám povieme, čo sú hydridy, ktoré sú nebezpečné a ktoré nie, kde sa používajú a ako sa získavajú. Začnime však krátkou odbočkou do histórie.
História
História hydridov začína objavom vodíka. Tento prvok objavil Henry Cavendish v 18. storočí. Vodík, ako viete, je súčasťou vody a je základom všetkých ostatných prvkov periodickej tabuľky. Vďaka nemu je možná existencia organických zlúčenín a života na našej planéte.
Vodík je navyše základom mnohých anorganických zlúčenín. Medzi nimi sú kyseliny a zásady, ako aj jedinečné binárne zlúčeniny vodíka s ďalšími prvkami - hydridy. Dátum ich prvej syntézy nie je presne známy, ale nekovové hydridy pozná človek už od staroveku. Najbežnejšou z nich je voda. Áno, voda je hydrid kyslíka.
Táto trieda zahŕňa aj amoniak (hlavná zložka amoniaku), sírovodík, chlorovodík a podobné zlúčeniny. Zistite viac o vlastnostiach látok zo tejto rozmanitej a úžasnej triede zlúčenín sa bude diskutovať v ďalšej časti.
Fyzikálne vlastnosti
Hydridy sú väčšinou plyny. Ak si však zoberieme hydridy kovov (za normálnych podmienok sú nestabilné a veľmi rýchlo reagujú s vodou), môžu to byť aj pevné látky. Niektoré z nich (napríklad bromovodík) existujú aj v kvapalnom stave.
Je jednoducho nemožné poskytnúť všeobecný opis takej obrovskej triedy látok, pretože všetky sú odlišné a v závislosti od prvku, ktorý tvorí hydrid, majú okrem vodíka aj rôzne fyzikálne vlastnosti a chemické vlastnosti. Možno ich však rozdeliť do tried, ktorých zlúčeniny sú trochu podobné. Nižšie zvážime každú triedu samostatne.
Iónové hydridy sú zlúčeniny vodíka s alkalickými kovmi alebo kovmi alkalických zemín. Sú to biele látky, stabilné za normálnych podmienok. Pri zahrievaní sa tieto zlúčeniny rozkladajú na svoj kov a vodík bez roztavenia. Jedinou výnimkou je LiH, ktorý sa topí bez rozkladu a pri silnom zahriatí sa mení na Li a H2.
Hydidy kovov sú zlúčeniny prechodných kovov. Veľmi často majú variabilné zloženie. Môžu byť reprezentované ako tuhý roztok vodíka v kove. Majú tiež kovovú kryštálovú štruktúru.
K kovalentným hydridom patrí práve ten typ, ktorý je na Zemi najrozšírenejší: zlúčeniny vodíka s nekovmi. Široká oblasť distribúcie týchto látok je spôsobená ichvysoká stabilita, pretože kovalentné väzby sú najsilnejšie z chemických väzieb.
Ako príklad, vzorec pre hydrid kremíka je SiH4. Ak sa na to pozrieme v objeme, uvidíme, že vodík je veľmi pevne priťahovaný k centrálnemu atómu kremíka a jeho elektróny sú k nemu posunuté. Kremík má dostatočne vysokú elektronegativitu, preto je schopný silnejšie priťahovať elektróny do svojho jadra, čím sa skracuje dĺžka väzby medzi ním a susedným atómom. A ako viete, čím je väzba kratšia, tým je silnejšia.
V ďalšej časti budeme diskutovať o tom, ako sa hydridy líšia od iných zlúčenín z hľadiska reaktivity.
Chemické vlastnosti
V tejto časti sa tiež oplatí rozdeliť hydridy do rovnakých skupín ako v minulosti. A začneme vlastnosťami iónových hydridov. Ich hlavný rozdiel od ostatných dvoch typov je v tom, že aktívne interagujú s vodou za tvorby alkálií a uvoľňovania vodíka vo forme plynu. Reakcia hydrid - voda je značne výbušná, preto sa zlúčeniny najčastejšie skladujú bez vlhkosti. Deje sa tak preto, lebo voda, dokonca aj vo vzduchu, môže spustiť nebezpečnú premenu.
Ukážme rovnicu vyššie uvedenej reakcie na príklade látky, ako je hydrid draselný:
KH + H2O=KOH + H2
Ako vidíme, všetko je celkom jednoduché. Preto zvážime zaujímavejšie reakcie charakteristické pre ďalšie dva typy látok, ktoré popisujeme.
V zásade sú ostatné premeny, ktoré sme neanalyzovali, charakteristické pre všetky typy látok. Oni súmajú tendenciu reagovať s oxidmi kovov za vzniku kovu, buď s vodou alebo s hydroxidom (posledný je typický pre alkalické kovy a kovy alkalických zemín).
Ďalšou zaujímavou reakciou je tepelný rozklad. Vyskytuje sa pri vysokých teplotách a prechádza pred tvorbou kovu a vodíka. Nebudeme sa touto reakciou zaoberať, pretože sme ju už analyzovali v predchádzajúcich častiach.
Takže sme zvážili vlastnosti tohto typu binárnych zlúčenín. Teraz je čas hovoriť o ich získaní.
Výroba hydridov
Takmer všetky kovalentné hydridy sú prírodné zlúčeniny. Sú celkom stabilné, takže sa vplyvom vonkajších síl nerozpadajú. S iónovými a kovovými hydridmi je všetko trochu komplikovanejšie. V prírode neexistujú, preto sa musia syntetizovať. To sa deje veľmi jednoducho: reakciou interakcie vodíka a prvku, ktorého hydrid sa má získať.
Aplikácia
Niektoré hydridy nemajú žiadne špecifické použitie, ale väčšina z nich sú veľmi dôležité látky pre priemysel. Nebudeme zachádzať do detailov, pretože každý už počul, že napríklad amoniak sa používa v mnohých oblastiach a slúži ako nenahraditeľná látka na výrobu umelých aminokyselín a organických zlúčenín. Použitie mnohých hydridov je obmedzené ich chemickými vlastnosťami. Preto sa používajú výlučne v laboratórnych experimentoch.
Aplikácia je príliš široká časť pre túto triedu látok, preto sme sa obmedzili na všeobecné fakty. V ďalšej časti vám prezradíme akomnohí z nás si bez náležitých znalostí navzájom zamieňajú neškodné (alebo aspoň známe) látky.
Niektoré bludy
Niektorí ľudia si napríklad myslia, že hydridovodík je niečo nebezpečné. Ak sa dá táto látka takto nazvať, tak to nikto nerobí. Ak sa nad tým zamyslíte, potom hydridovodík je kombináciou vodíka s vodíkom, čo znamená, že ide o molekulu H2. Samozrejme, tento plyn je nebezpečný, ale iba v zmesi s kyslíkom. Vo svojej čistej forme nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo.
Existuje veľa nejasných mien. Nezvyknutého človeka vydesia. Ako však ukazuje prax, väčšina z nich nie je nebezpečná a používa sa na domáce účely.
Záver
Svet chémie je obrovský a myslíme si, že ak nie po tomto, tak po niekoľkých ďalších článkoch, uvidíte sami. Preto má zmysel ponoriť sa do jeho štúdia hlavou. Ľudstvo objavilo veľa nových vecí a ešte viac zostáva neznámych. A ak sa vám zdá, že v oblasti hydridov nie je nič zaujímavé, ste na veľkom omyle.
